浅谈水泥熟料生产线窑尾塔架及预热器安装技术
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摘要：本文从干法窑外分解生产工艺的水泥熟料生产线窑尾塔架及预热器安装的特点、施工程序的原则性、施工准备、窑尾塔架安装及焊接、预热器安装等方面详述了水泥熟料生产线窑尾塔架及预热器安装技术。
关键词：窑尾塔架、预热器、安装技术
Abstract: this article from the dry kiln production technology of decomposition cement clinker production line and preheater preheater tower the characteristics of the installation, construction procedure of principle, the construction preparation, preheater tower installation and welding, preheater installation about on the cement clinker preheater tower production line and preheater installation technology.
Keywords: preheater tower, preheater, installation technology
中图分类号：TF576.6 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
在采用干法窑外分解生产工艺的水泥熟料生产线中，窑尾塔架及预热器是水泥熟料生产线的关键设备。该设备主要是利用窑中余热，将生料进行干燥、预热和部分分解，从而达到使窑的生产能力成倍增加，降低能耗的目的。从全厂设备安装角度出发，窑尾塔架及预热器是施工周期长、施工难度大的重点部位。只有制定科学的施工方法，才能为窑尾塔架及预热器的优质安装提供保证。
2 窑尾塔架及预热器安装工程特点
2.1 技术要求高：窑尾塔架是多层框架钢结构，塔架顶层平台标高多达到百米左右，主平台层数按设计不同分六至七层。每层主平台上各有不同的工艺钢平台。以4500t/d水泥熟料生产线为例，塔架钢结构及预热器非标设备安装量超过2000t。塔架立柱为钢管柱（安装后钢管内分层浇灌砼），柱、梁接头和梁与梁接头按设计不同有高强螺栓联接和焊接联接两种。
2.2 作业条件差：窑尾塔架和预热器的安装必须自下而上逐层进行；设备组对安装、钢结构框架组对安装和筑炉等多工种施工，务必构成立体交叉作业，形成施工作业面窄小、立体作业层多、工种交错、施工工期长等水泥行业安装施工的独自特点。为此在施工计划安排中要周密考虑施工工期和工程安全措施，确保工程质量和工程进度的实施。
2.3 质量关键点明确：塔架钢柱脚底座中心线、水平度和垂直度是控制整个塔架施工精度的关键，塔架属超高钢框架，每一层框架施工找正和检测工作必须精益求精。预热器烟室及各级旋风筒定位要准确。
2.4 不安全因素多：高空作业易发生坠落、物体打击、平台孔洞坠落等安全事故。各层平台物体堆放必须合理，吊装机具可靠性必须保证。
2.5 施工作业面布置要求高：由于预热器和窑尾塔架吊装采用300t・m塔式起重机施工，并考虑提高起重机的利用率，使其既能吊装预热器及窑尾塔架，又能完成塔架附近的非标设备的安装及预组装等工作，需测定出塔式起重机设置方位、设备堆放和预组装场地、钢结构框架组装平台等。焊接设备台数及布置随塔架安装进度位置进行变化，随着工程进展，每一层需设施工电源箱，总配电盘设置600A总空气开关做为现场总电源开关，并设置多个回路的分支空气开关。
3 施工程序的原则性
3.1 施工顺序：由下至上立体交叉作业每层先安装钢结构框架，后安装同层预热器非标设备。吊装顺序是先吊装立柱、柱间支撑、圈梁、主梁、联接梁；后吊装预热器设备；再吊装其他附属设备。做到吊一层，安装找正好一层，给上一层创造安装找正的良好条件。
3.2 施工程序要求：每层吊装就位前，对于地面组装的部件，务必要齐全、完整。每层立柱、圈梁、支撑柱、主梁等塔架钢构件要按技术标准就位、找正和焊接。每层设备主体、联接管、膨胀节都应正确就位、找正，严格按规范施工。部分小件在每层平台允许堆放前提下提前吊到位，可作每层收尾项目处理。在安装每一层非标设备和构件的过程中，同时完成该层楼面的楼梯安装，确保塔架上下安全通道畅通。每层设备和钢构件框架安装好后，必须检验合格后方可进行上一层的施工。
4 施工准备
组织施工人员熟悉图纸、安装说明书等技术资料，并做好技术交底工作；清理施工现场机具及材料，并接通施工电源和水源；搭设设备组装平台；做好设备开箱出库检查；根据图纸和装箱清单，清查零部件规格和数量，对于结构相同而材质不同的零部件应仔细核对，分清其安装位置；认真核对设备上的组对标记；检查零部件有无变形或损坏。
5 窑尾塔架安装
5.1 基础验收和划线：在塔架和设备安装前必须进行基础验收，复查基础并测定中心线、各柱脚中心位置、标高及其对角线尺寸。基础中心和标高的要求：以回转窑的中心线为基准，测定出预热器和塔架的中心线。
5.2 柱脚安装及垫铁放置：在每个柱脚基础承台上设置平垫铁，并用砂浆墩找平。其技术要求：每柱脚垫铁间高度差±0.5mm，倾斜度小于1/1000。
5.3 钢柱吊装前准备：在钢柱轴线相邻两个面(90度方向)安装支撑调整杆，即分别安装108mm的无缝钢管，钢管两端焊左旋及右旋圆螺母，螺母上安装代耳眼的梯形螺杆。在柱子全高2/3处和平台上，各焊接两个带孔筋板，用来连接调整杆调整柱子两个方向的垂直度，如下图所示。将支撑调整杆安放在柱身上，并用麻绳捆好，以免影响吊装。
钢柱支撑调节螺杆安装示意图
5.4 构件联接形式：窑尾塔架钢柱与钢梁的联接大多采用焊接形式联接，也有采用高强螺栓连接形式。在窑尾塔架每层钢柱、钢梁找正检测调整过程中，应注意风力、温度和日照面等外界环境条件的影响。不论是焊接形式联接、还是高强螺栓形式联接必须与测量观测密切配合。
5.5 钢管混凝土：严格按照设计及规范要求配比搅拌混凝土。每层钢框架立柱、钢梁及斜撑安装完毕后，方可浇注钢管混凝土；每次混凝土浇注到楼面以上500mm处，每根柱子必须一次性浇灌完成，最后一次浇灌到距柱顶50处止，封顶盖板，间隔10小时后，通过顶盖板预留孔用水泥砂浆压力灌注密实，直至水泥砂浆从孔内溢出，待混凝土达到50%后电焊焊死预留孔。
5.6 钢管上下柱接点处，钢管内侧必须加钢板衬板，确保接缝处焊接质量达到二级焊缝标准，并做超声波无损探伤检测。
6 窑尾塔架的焊接
6.1 根据图纸要求和现场实际情况合理匹配焊接设备，尽量采用CO2气体保护焊以提高焊接工效。
6.2 根据施工图材质要求正确选用焊接材料，焊条应烘烤后使用，焊丝不得受潮。
6.3 焊接工作主要考虑防止构件焊后变形和减少焊件内应力，所以要严格按照施工图及编制的塔架焊接操作规程进行施焊。塔架钢结构焊接时，应严格遵守柱和边框梁（圈梁）焊接应采取反变形焊接法，留出焊后收缩量，防止结构变形；每层焊接应采取对称焊接法。同一层的柱子需同时焊接，同层圈梁节点需同时焊接。
6.4 按照设计及规范要求进行焊缝检查，所有二级焊缝应该进行超声波抽查。
7 预热器安装
7.1 基础验收、放线：根据设备和工艺图检查框架各层平台上的预留孔洞、其孔洞的位置方向、尺寸是否符合图纸要求。根据回转窑中心线划出烟室纵向中心线及窑尾框架柱的纵横向中心线。根据框架柱的中心线，划出每层预热器设备位置的纵横向中心线，并以回转窑中心进行最后检查和校正。
7.2 烟室的安装：将烟室吊装就位，烟室端面的中心线与回转窑的中心线的同轴度为偏差不大于2，烟室端面的倾斜度必须与窑体端面的倾斜度平行，两端面的距离必须满足设计要求，偏差不大于±1。烟室中心标高必须满足设计要求，偏差不大于±2。复测上述要求是否达到，若已达到，则对烟室进行最终定位。
7.3 旋风筒和风管安装：根据塔吊吊装能力，在地面钢平台上组对旋风筒和风管，然后按照顺序吊装就位。旋风筒及风管就位，与基准线偏差不应大于±2.5。旋风筒安装应水平,水平度为0.5/m按设计要求提拉旋风筒顶盖，提拉高度偏差不大于±1。旋风筒和风管底座下的垫铁应与底座全面接触，并应焊接在平台框架梁上，不允许与底座焊接。两旋风筒的中心距离偏差不应大于±5。旋风筒与风管的同轴度为5。安装旋风筒内筒时，应保证内筒与旋风筒的中心轴线一致。旋风筒找正应注意下锥体的找正。旋风筒、风管、下料管安装完毕待封口之前，必须将内部临时支撑全部拆除，清理干净。各法兰联接处需保证严密不漏气，各孔门安装好后应保证密封不漏气。
7.4 膨胀节安装：安装前应仔细核对气流方向，不得装反，同时，应沿周边用调整螺栓把膨胀节上、下法兰间距均匀地调整到设计尺寸，不允许用调节膨胀节法兰高度来补偿安装偏差。安装过程中，不得随意把调整螺栓去掉，应待整套系统安装完毕后，再把它们拆除。
7.5 生料分配阀、锁风阀、撒料盒等安装：生料分配阀、锁风阀、撒料盒耐火内衬的敷设要特别仔细，使其表面光滑，尤其是边过度区，阀门挡板与耐火衬里之间的最狭窄处间隙应达设计要求，内衬敷设工作应尽可能在地面进行。生料分配阀、锁风阀、撒料盒等安装前应检查调整，安装到位后，保证其操作灵活可靠。
7.6 压缩空气管道、空气炮的安装：压缩空气管道应在空气炮、空气喷环管及气动阀定位后安装，安装以设计图为基础，管线应根据现场实际情况合理布置。空气炮位置以设计图为标准，如设计图无要求时，应按现场设计及业主要求定位安装。
参考文献：
[1] 《建筑施工手册》第四版缩印本中国建筑工业出版社2003
[2] 《钢结构工程施工禁忌》经东风 巩晓东主编 中国建筑工业出版社2011
[3] 《现代建筑钢结构安装技术》吴欣之主编中国电力出版社2009
[4] 《新干法水泥生产技术与设备》李海涛主编化学工业出版社2011
[5] 《水泥工业用预热器分解炉系统装备技术条件》 JC465-2006
[6] 《水泥机械设备安装工程施工及验收规范》 JCJ03-1990
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。